(57)【要約】  本発明は、素管１１を冷間成形して歪み硬化管２５にするための冷間ピルガー圧延機７’に関し、この圧延機は、ローラスタンド１に回転可能に設置されたローラ２を有するローラスタンド１を備えるものである。本発明の課題は、製造される管の品質を低下させることなく、長い素管についてできるだけ効率的な圧延を可能にすることである。この課題を解決するために、本発明によれば、冷間ピルガー圧延機が巻出装置２６を備えるように、冷間ピルガー圧延機を構成することが提案され、この巻出装置は、素管の送り方向における前方マンドレル支承部の前方に配置されており、この巻出装置には、素管の送り方向に垂直な軸に対して回転可能な、その上に巻き取られた素管を有するスピンドルが収容可能であり、この巻出装置は、冷間ピルガー圧延機の稼働の間、素管を巻出可能であり、かつ前方マンドレル支承部のチャックと、マンドレルバーとの間で、素管を送り締付スレッジ及びローラスタンドへと送れるように、構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素管（１１）を冷間成形して歪み硬化管（２５）にするための冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）であって、該圧延機（７、７’、７’’）は、
・ローラスタンド（１）に回転可能に設置されたローラ（２、３）を有するローラスタンド（１）であって、
ローラスタンド（１）は、素管（１１）の送り方向における前方戻り点（９）と、素管の送り方向における後方戻り点（１０）との間で、モータ駆動により、素管（１１）の長手軸に平行な方向に前後に移動可能であり、
ローラ（２、３）は、素管（１１）の前後移動の間に回転運動を行い、ローラ（２、３）は、冷間ローラ圧延機（７、７’、７’’）の稼働の間、素管（１１）を管（２５）に圧延する、ローラスタンド（１）、
・マンドレル（４）であって、
マンドレル（４）は、冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）の稼働の間に素管（１１）がマンドレル（４）の上方でローラ（２、３）によって圧延されるように、マンドレルバー（８）によって、マンドレルバー（８）の素管の送り方向における後方端部で保持されており、
・素管（１１）を収容するための、送り締付スレッジ（５）に固定された送りチャック（１２）を有する少なくとも１つの送り締付スレッジ（５）であって、
送り締付スレッジ（５）は、冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）の稼働の間、素管（１１）をマンドレル（４）の方向に段階的に送るように、素管（１１）の送り方向における前方戻り点（１３）と素管の送り方向における後方戻り点（１４）との間で、素管（１１）の長手軸に平行な方向に前後に移動可能であり、
送りチャック（１２）は、素管（１１）が解放又はクランプされるように、半径方向に開閉可能である、少なくとも１つの送り締付スレッジ（５）、及び
・マンドレルバー（８）を保持するためのチャックを有する少なくとも１つのマンドレル支承部であって、
前方マンドレル支承部（１５）は、冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）の稼働の間にマンドレルバー（８）が前方マンドレル支承部（１５）のチャック（１９）によって保持可能になるように、素管（１１）の送り方向において送り締付スレッジ（５）の前方に配置されており、
前方マンドレル支承部（１５）のチャック（１９）は、素管（１１）をチャック（１９）とマンドレルバー（８）との間に送ることができるように、半径方向に開くができる、マンドレル支承部、
を備え、
冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）は、巻出装置（２６）を備え、巻出装置（２６）は、素管（１１）の送り方向における前方マンドレル支承部（１５）の前方に配置されており、かつ巻出装置（２６）には、素管（１１）の送り方向に垂直な軸（２８）を中心にして回転可能なスピンドル（２７）が、その上に巻き取られた素管（１１）とともに収容可能であり、冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）の稼働の間、素管（１１）を巻き出し可能であり、前方マンドレル支承部（１５）のチャック（１９）とマンドレルバー（８）との間を、送り締付スレッジ（５）及びローラスタンド（１）へ送ることが可能である、冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）。
【請求項２】
前方マンドレル支承部（１５）は、送り締付スレッジ（５）が送り締付スレッジ（５）の後方戻り点（１４）にある状態で測定して、送りチャック（１２）から少なくとも３０ｍの距離を有する、請求項１に記載の冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）。
【請求項３】
マンドレルバー（８）が、１０００Ｎ以上の引張強度を有する、請求項１又は２に記載の冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）。
【請求項４】
マンドレルバー（８）が、１０％以下の伸びを有する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）。
【請求項５】
冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）が、それぞれに設置された送りチャック（１２、１２’）を有する２つの送り締付スレッジ（５、５’）と制御部とを備え、該制御部は、冷間ピルガー圧延機（７、７’）の連続的な稼働において、素管（１１、１１’）を送りチャック（１２、１２’）のうちの１つにより交互にクランプ可能で、素管（１１、１１’）をマンドレル（４）の方向に段階的に送れるように、２つの送り締付スレッジ（５、５’）の移動を制御するように構成されており、前方マンドレル支承部（１５）は、送り締付スレッジ（５）が送り締付スレッジ（５）の後方戻り点（１４）にある状態で測定して、素管の送り方向における後方送り締付スレッジ（５）の送りチャック（１２）から少なくとも３０ｍの距離を有する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の冷間ピルガー圧延機（７’、７’’）。
【請求項６】
冷間ピルガー圧延機（７’、７’’）が、素管（１１）の送り方向に見たときにマンドレルバー（８）を送り締付スレッジ（５）の前方戻り点（１３）と、前方マンドレル支承部（１５）との間で保持するための送りチャック（２０）を有する後方マンドレル支承部（１６）を備え、後方マンドレル支承部（１６）は、マンドレルバー（８）が冷間ピルガー圧延機（７’、７’’）の稼働の間、マンドレルバー（８）を前方マンドレル支承部（１５）又は後方マンドレル支承部（１６）の少なくとも１つのチャック（１９、２０）によって保持可能なように、前方マンドレル支承部（１５）から少なくとも３０ｍの距離を有する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の冷間ピルガー圧延機（７’、７’’）。
【請求項７】
冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）の送り締付スレッジ（５、５’）はそれぞれ、１００ｋｇ／ｍ以上の重量を有する素管（１１）を送ることができるように構成されている、請求項１から６までのいずれか１項に記載の冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）。
【請求項８】
巻取装置（３０）は、完成管（２５）の送り方向において圧延機（７’’）のローラ（２、３）の後方に配置されており、巻取装置（３０）は、圧延機（７’’）で完成した管（２５）のために、管（２５）を第一の軸（３４）を中心として管を巻き取り可能なように管（２５）を曲げるための曲げ装置（３１）と、保持フレーム（３３）と、を備え、曲げ装置（３１）及び第一の軸（３４）は、第一の軸（３４）に実質的に垂直で、ローラ（２、３）間に収容される素管（１１）の長手軸に平行な第二の軸（３５）を中心として旋回可能に、保持フレーム（３３）に収容されている、請求項１から７までのいずれか１項に記載の冷間ピルガー圧延機（７’’）。
【請求項９】
冷間ピルガー圧延機（７’’）が、アニール炉（２９）を備え、アニール炉（２９）は、冷間ピルガー圧延機の稼働の間、素管（１１）を巻き取られた状態で１０００℃〜１２００℃の範囲の温度に加熱するように構成されている、請求項１から８までのいずれか１項に記載の冷間ピルガー圧延機（７’’）。
【請求項１０】
冷間ピルガー圧延機（７、７’、７’’）において素管（１１）を冷間成形することによって管（２５）を製造する方法であって、該圧延機（７、７’、７’’）は、ローラスタンド（１）に旋回可能に設置されたローラ（２、３）を有するローラスタンド（１）、マンドレルバー（８）によって保持されるマンドレル（４）、マンドレルバー（８）を保持する少なくとも１つのマンドレル支承部（１５、１６）、並びに素管（１１）を収容するための送りチャック（１２）を有する少なくとも１つの送り締付スレッジ（５）を備え、
この製造方法は：
ａ）素管（１１）の送り方向における前方マンドレル支承部（１５）のチャック（１９）を半径方向に開き、前方マンドレル支承部（１５）のチャック（１９）とマンドレルバー（８）との間を、第一の素管（１１）を前方マンドレル支承部（１５）へ送る工程、
ｂ）第一の素管（１１）を前方マンドレル支承部（１５）に完全に通した後、前方マンドレル支承部（１５）が、マンドレル（４）を担持するマンドレルバー（８）を保持するように、前方マンドレル支承部（１５）のチャック（１９）を半径方向に閉じる工程、
ｃ）第一の素管（１１）を送り締付スレッジ（５）に送り、送りチャック（１２）を半径方向に開くことにより第一の素管（１１）を収容し、送りチャック（１２）を半径方向に閉じることにより第一の素管（１１）を、送り締付スレッジ（５）の素管（１１）の送り方向における前方戻り点（１３）でクランプする工程、
ｄ）送り締付スレッジ（５）用いた第一の素管（１１）の段階的な送りと、ローラ（２、３）によるローラスタンド（１）の前方戻り点（９）と後方戻り点（１０）との間における振動性前後運動と、によって、マンドレル（４）の上方でローラ（２、３）により第一の素管（１１）を圧延し、歪み硬化管（２５）にする工程
を含み、
工程ａ）の前に工程ａ’）で、スピンドル（２７）上に巻き取られた第一の素管（１１）を提供し、巻出装置（２６）によってスピンドル（２７）からの第一の素管（１１）の巻き出しが行われる、製造方法。
【請求項１１】
第一の素管（１１）が、３０ｍ以上の長さを有する、請求項１０に記載の管の製造方法。
【請求項１２】
工程ａ）の後であって工程ｂ）の前に、さらに：
ｅ）送り締付スレッジ（５’）の素管（１１）の送り方向における前方戻り点（１３’）と前方マンドレル支承部（１５）との間に配置された、素管（１１）の送り方向における後方マンドレル支承部（１６）のチャック（１２’）を、半径方向に開く工程であって、後方マンドレル支承部（１６）は、前方マンドレル支承部（１５）から少なくとも３０ｍの距離を有する、工程、及び第一の素管（１１）を後方マンドレル支承部（１６）に通す工程であって、
工程ｃ）におけるマンドレル（４）の上方でローラ（２、３）により第一の素管（１１）を圧延して歪み硬化管（２５）にすることは、前方送り締付スレッジ（５’）の前方戻り点（１３’）から後方戻り点（１４’）までの前方送り締付スレッジ（５’）、及び後方送り締付スレッジ（５）の前方戻り点（１３）から後方戻り点（１４）までの素管の送り方向における後方送り締付スレッジ（５）を間欠的に用いて、第一の素管（１１）を段階的に送ることと、ローラ（２、３）の前方戻り点（９）と後方戻り点（１０）の間で前後にローラスタンド（１）を振動的に動かすことと、によって行われる、
を含み、該製造方法がさらに、以下の工程：
ｆ）第一の素管（１１）を後方マンドレル支承部（１６）に完全に通した後、後方マンドレル支承部（１６）がマンドレル（４）を担持するマンドレルバー（８）を保持するように、後方マンドレル支承部（１６）のチャック（２０）を半径方向に閉じる工程、
ｇ）第一の素管（１１）を圧延する間、素管の送り方向に垂直な軸（２８）を中心に回転可能なスピンドル（２７’）上に巻き取られて配置された第二の素管（１１’）を巻き出す工程、
ｈ）前方マンドレル支承部（１５）のチャック（１９）を開き、第二の素管（１１’）を、前方マンドレル支承部（１５）を通して、前方マンドレル支承部（１５）と後方マンドレル支承部（１６）との間にある領域に送る工程、
ｉ）第二の素管（１１’）を前方マンドレル支承部（１５）に完全に通した後、前方マンドレル支承部（１５）が、マンドレル（４）を担持するマンドレルバー（８）を保持するように、前方マンドレル支承部（１５）のチャック（１９）を閉じる工程、
ｊ）後方マンドレルバー支承部（１６）のチャック（２０）を開く工程、
ｋ）第二の素管（１１’）を後方マンドレル支承部（１６）へ送る工程、
ｌ）第二の素管（１１’）を前方送り締付スレッジ（５’）へ送り、第二の素管（１１’）を前方送り締付スレッジ（５’）の送りチャック（１２’）に収容し、前方送り締付スレッジ（５’）の送りチャック（１２’）を半径方向に閉じることにより、第二の素管（１１’）をクランプする工程、
ｍ）後方送り締付スレッジ（５）の送りチャック（１２）を半径方向に開く工程、
ｎ）第二の素管（１１’）をクランプしたまま、前方送り締付スレッジ（５’）及び後方送り締付スレッジ（５）を間欠的に用いて、第二の素管（１１’）を段階的に送る工程、
ｏ）第一の素管（１１）から圧延された完成された管（２５）が、ローラスタンド（１）から完全に出た後、第二の素管（１１’）をローラスタンド（１）に挿入する工程、及び
ｐ）後方送り締付スレッジ（５）、及び前方送り締付スレッジ（５’）を間欠的に用いて第二の素管（１１’）を段階的に送ることと、ローラ（２、３）によって前方戻り点（９）と後方戻り点（１０）の間でローラスタンド（１）を振動的に前後に動かすことと、により、第二の素管（１１’）を、マンドレル（４）の上方でローラ（２、３）により圧延して、歪み硬化管（２５’）にする工程
を含む、請求項１０または１１に記載の管の製造方法。
【請求項１３】
素管（１１）の歪み硬化管（２５）に圧延すべき部分を圧延するとの同時に、素管の既に圧延された完成部分（２５）を巻き取る、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の管の製造方法であって、
：
素管の既に圧延された部分（２５）を、曲げ装置（３１）で曲げ、素管の既に圧延された部分（２５）を、第一の軸（３４）を中心としてらせん状に巻き取る工程、及び
保持フレーム（３３）に収容された曲げ装置（３１）及び第一の軸（３４）を、第一の軸（３４）に実質的に垂直で、ローラ（２、３）間に収容された素管（１１）の長手軸に平行な第二の軸（３５）を中心として旋回させる工程であって、この旋回は、素管（１１）を圧延する間にその長手軸を中心とした素管（１１）の旋回と同一の角速度で行われる、工程
を含む、管の製造方法。
【請求項１４】
素管（１１）を前方マンドレル支承部（１５）に通す前に、スピンドル（２７）上に巻き取られて配置された素管（１１）を、１０００℃〜１２００℃の範囲の温度に加熱する、請求項１０から１３までのいずれか１項に記載の管の製造方法。
【請求項１５】
素管の加熱まで、第二の冷間ピルガー圧延機で素管（１１）をさらに冷間成形し、素管（１１）を複数回冷間成形することによって完成管（２５）を製造する、請求項１４に記載の管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素管を冷間成形して歪み硬化管にするための冷間ピルガー圧延機に関し、この圧延機は、以下のものを備えるものである：
・ローラスタンドに回転可能に設置されたローラを有するローラスタンドであって、ローラスタンドは、素管の送り方向における前方戻り点と、素管の送り方向における後方戻り点との間で、モータ駆動により、素管の長手軸に平行な方向に前後に移動可能であり、ローラは、素管の前後移動の間に回転運動を行い、ローラは冷間ローラ圧延機の稼働の間、素管を圧延して管にする、ローラスタンド、
・マンドレルであって、マンドレルは、冷間ピルガー圧延機の稼働の間に、素管がローラによって、マンドレルの上方で圧延されるように、マンドレルバーによって、素管の送り方向における後方マンドレルバー端部で、保持されており、
・素管を収容するための、固定された送りチャックを有する少なくとも１つの送り締付スレッジであって、送り締付スレッジは、冷間ピルガー圧延機の稼働の間、素管をマンドレルの方向に段階的に送るように、素管の送り方向における前方戻り点と、素管の送り方向における後方戻り点との間で、素管の長手軸に平行な方向に前後に移動可能であり、送りチャックは、素管が解放又はクランプされるように、半径方向に開閉可能である、少なくとも１つの送り締付スレッジ、及び
・マンドレルバーを保持するためのチャックを有する少なくとも１つのマンドレル支承部であって、前方マンドレル支承部は、冷間ピルガー圧延機の稼働の間にマンドレルバーが、チャックによって保持可能になるように、素管の送り方向で送り締付スレッジの前方に配置されており、前方マンドレル支承部のチャックは、素管をチャックとマンドレルバーとの間に送ることができるように、半径方向に開くことができる、マンドレル支承部。
【０００２】
さらに本発明は、冷間ピルガー圧延機において素管を冷間成形することによって管を製造する方法に関し、この圧延機は、ローラスタンドに回転可能に設置されたローラを有するローラスタンド、マンドレルバーによって保持されるマンドレル、マンドレルバーを保持する少なくとも１つのマンドレル支承部、並びに素管を収容するための送りチャックを有する少なくとも１つの送り締付スレッジを備え、この製造方法は、以下の工程を含む：
ａ）素管の送り方向における前方マンドレル支承部のチャックを半径方向に開き、第一の素管を前方マンドレル支承部へと送る工程、
ｂ）第一の素管を送り締付スレッジに送り、送りチャックを半径方向に開くことにより第一の素管を収容し、送りチャックを半径方向に閉じることにより第一の素管を、送り締付スレッジの素管の送り方向における前方戻り点でクランプする工程、
ｃ）第一の素管を前方マンドレル支承部に完全に通した後、前方マンドレル支承部が、マンドレルを担持するマンドレルバーを保持するように、前方マンドレル支承部のチャックを半径方向に閉じる工程、
ｄ）送り締付スレッジを用いた第一の素管の段階的な送りと、ローラによるローラスタンドの前方戻り点と後方戻り点との間における振動性前後運動と、によって、マンドレルの上方でローラにより第一の素管を圧延し、歪み硬化管にする工程。
【０００３】
精密な金属管を、特に鋼から製造するためには、膨張させた中空円筒形の半製品を、たいていは完全に冷却した状態で、圧縮応力により冷間伸管する。この際に半製品は、既定の減少された外径及び既定の肉厚を有する菅に変形される。
【０００４】
広く普及している伸管法は冷間ピルガーと名付けられ、ここで半製品は素管と呼ばれる。この素管は、圧延の際に較正された（すなわち完成管の内径を有する）マンドリルバーにより移動され、その際に外部から２つの較正された（すなわち、完成管の外径を規定する）ローラによって挟まれ、長手方向でマンドレルの上方で圧延される。
【０００５】
冷間ピルガーの間、素管はマンドレルの方向へ、又はマンドレルの上方で段階的に送られ、一方でローラは、回転しながらマンドレルの上方で、ひいては素管の上方で、水平に前後移動する。ここでローラの水平移動は、ローラが回転可能に設置されているローラスタンドにより規定される。ローラスタンドは既知のピルガー圧延機では、クランク駆動部によってマンドレルバーに平行な方向で前後移動され、一方でローラ自体は、ローラスタンドに対して相対的に固定されているラック（このラックは、ローラ軸と強固に接続された歯車と係合する）によって回転運動力を得る。
【０００６】
マンドレルを介した素管の送りは、送り締付スレッジを用いて行われ、これにより、マンドレルバーの軸に平行な方向での並進運動が可能になる。
【０００７】
圧延プロセスの開始時に、素管は回転により搬送機によって、送り締付スレッジのチャックに移動される。素管の送り方向における前方ローラスタンド戻り点（送り込み死点と呼ぶこともある）でローラは、素管をいわゆるローラの送り込みポケット内へと、ローラの間で収容可能な角度位置に到達する。ローラスタンドにおいて重なり合って配置された円錐状に較正されたローラは、素管に対して送り締付スレッジの送り方向で行きつ戻りつローラ加工することよって、素管を繰り返し圧延する。この際にローラのペアは、ローラスタンドのローラの往復運土間、前方戻り点から、素管の送り方向における後方ローラスタンド戻り点（送り出し死点と呼ぶこともある）までの区間Ｌを移動し、素管は素管の内部に保持されるマンドレルバーにわたって延在する。
【０００８】
ローラ及びマンドレルバーは、ローラとマンドレルバーとの間隙が、ローラの作業較正の範囲において常に素管の肉厚から圧延された完成管の肉厚へと減少するように較正する。さらに、ローラによって規定された外径は、素管の外径から、完成管の外径へと減少し、マンドレルバーによって規定される内径は、素管の内径から、管の内径へと減少する。これに続く、ローラの平滑較正領域では、製造すべき管の肉厚減少はもはや起こらず、製造すべき管の表面の平滑化が行われるだけである。送り出し死点に到達すると、圧延された完成管が、ローラの送り出しポケットから解放される。
【０００９】
ローラ間における素管の送りは、前方戻り点でのみ行われるか、又はローラスタンドの前方戻り点と後方戻り点の双方でも行われる。各管の部位を複数回繰り返し圧延すること（すなわち、前方戻り点と後方戻り点との間にあるローラスタンドの経路よりも明らかに短い送り工程）により、菅について均一な肉厚と丸さ、菅について高い表面品質、また均一な内径及び外径が達成される。
【００１０】
完成管について均一な形状を得るために、素管は段階的な送りに加えて、素管の軸を中心にした間欠的な回転を経る。この際に素管の回転は、ローラスタンドの両方の戻り点で（すなわち、素管がローラの送り込みポケット及び送り出しポケットから解放される時に）行われる。
【００１１】
従来技術からは、素管を最大約１５ｍの長さで加工可能な冷間ピルガー圧延機が既知である。しかしながら、高品質（すなわち均一な肉厚と、内面及び外面について高い表面品質）でありながら、１５０ｍもの長さを有する管が必要な場合、このような管は、従来技術による冷間ピルガー圧延機では製造できない。冷間ピルガー圧延機で１５０ｍ超の長さを有する管をワンピースで製造するためには、従来の装置により圧延可能な素管の長さを明らかに上回る長さを有する素管を、冷間成形することが必要になる。
【００１２】
よって、従来技術に対する本発明の課題は、３０ｍ以上の長さを有する素管の冷間圧延を可能にする装置及び方法を提供することである。本発明のさらなる課題は、高品質の長い管を冷間ピルガー圧延機で製造可能にするとともに、大きな作業スペースが必要なことに伴う高いコストが回避されるよう、スペースを節約しながら、３０ｍ以上の長さを有する素管を加工することに関する。本発明のさらなる課題は、製造すべき管の品質を低下させることなく、長い素管をできるだけ効率的に圧延することである。
【００１３】
これらの課題のうち少なくとも１つは、素管を冷間成形して歪み硬化管にするための冷間ピルガー圧延機によって解決され、この圧延機は、
・ローラスタンドに回転可能に設置されたローラを有するローラスタンドであって、ローラスタンドは、素管の送り方向における前方戻り点と、素管の送り方向における後方戻り点との間で、モータ駆動により、素管の長手軸に平行な方向に前後に移動可能であり、ローラは、素管の前後移動の間に回転運動を行い、これによってローラは、冷間ローラ圧延機の稼働の間、素管を圧延して管にする、ローラスタンド、
・マンドレルであって、マンドレルは、冷間ピルガー圧延機の稼働の間、素管がローラによって、マンドレルの上方で圧延されるように、マンドレルバーによって、素管の送り方向におけるマンドレルバー後方端部で、保持されており、
・素管を収容するための、固定された送りチャックを有する少なくとも１つの送り締付スレッジ、送り締付スレッジは、冷間ピルガー圧延機の稼働の間、素管をマンドレルの方向に段階的に送るように、素管の送り方向における前方戻り点と、素管の送り方向における後方戻り点との間で、素管の長手軸に平行な方向に前後に移動可能であり、送りチャックは、素管が解放又はクランプされるように、半径方向に開閉可能である、少なくとも１つの送り締付スレッジ、及び
・マンドレルバーを保持するための、チャックを有する少なくとも１つのマンドレル支承部であって、前方マンドレル支承部は、冷間ピルガー圧延機の稼働の間にマンドレルバーが、前方マンドレル支承部の送りチャックによって保持可能になるように、素管の送り方向で送り締付スレッジの前方に配置されており、前方マンドレル支承部の送りチャックは、素管を前方マンドレル支承部とマンドレルバーとの間に送ることができるように、半径方向に開くことができる、マンドレル支承部
を備え、冷間ピルガー圧延機は、巻出装置を備え、この巻出装置は、素管の送り方向における前方マンドレル支承部の前方に配置されており、かつ巻出装置はには、素管の送り方向に垂直な軸を中心に回転可能なスピンドルが、その上に巻き取られた素管とともに収容可能であり、冷間ピルガー圧延機の稼働の間、素管を巻出可能であり、前方マンドレル支承部のチャックと前方マンドレルバーとの間を、送り締付スレッジ及びローラスタンドへと送ることが可能なように構成されている。
【００１４】
３０ｍ超の長さを有する素管は特に、冷間ピルガー圧延機へと導入する際、その長さが原因でかなりのスペースを必要とする。本発明による巻出装置によれば、まず第一の軸を中心として巻き取られてスピンドル上に配置された素管を、スペースを節約しながら、冷間ピルガー圧延機に導入することができる。
【００１５】
１つの実施形態において巻出装置は、装置の稼働の間に巻き取られた、すなわち曲げられた素管を矯正する、すなわちまっすぐに伸ばす矯正装置を備える。このような復元装置の例は、矯正機、特にローラ式又は傾斜ローラ式の矯正機である。こうして素管の巻出の間に素管は矯正され、同時に前方マンドレル支承部によって、前方マンドレル支承部と送り締付スレッジとの間、又は前方マンドレル支承部と後方マンドレル支承部との間にある、素管台へと置かれる。
【００１６】
素管のための本発明による巻出装置は、冷間ピルガー圧延機の配置全体についてよりコンパクトな構造様式をもたらし、これによって稼働コストがさらに低下する。
【００１７】
本発明の１つの実施形態では、巻出装置と前方マンドレル支承部の前方端部との距離は、前方マンドレル支承部の後方端部と、後方送り締付スレッジの後方戻り点における後方送り締付スレッジの送りチャックの前方端部との距離よりも小さい。さらなる実施形態において、巻出装置と、前方マンドレル支承部の前方端部との距離は、前方マンドレル支承部の後方端部と、後方マンドレル支承部の前方端部との距離よりも小さい。
【００１８】
本発明の１つの実施形態において前方マンドレル支承部は、送り締付スレッジがその後方戻り点にある状態で測定して、送りチャックから少なくとも３０ｍの距離を有する。
【００１９】
前方マンドレル支承部について送りチャックからこのようにして距離を選択することにより、３０ｍ以上の長さを有する素管を本発明による冷間ピルガー圧延機において加工することが可能になる。ここで１つの実施形態において、前方マンドレル支承部と、送りチャックとの距離は、素管の送り方向で後方にある、前方マンドレル支承部のチャック端部と、素管の送り方向における送り締付スレッジの送りチャックの前方端部との間で測定されており、ここで送り締付スレッジは、その後方戻り点にある。
【００２０】
先に規定した距離は少なくとも３０ｍであり、素管をクランプ又は挟み込むことなく、前方マンドレル支承部と、送り締付スレッジの送りチャックとの間で、前方マンドレル支承部のチャックと、送り締付スレッジの送りチャックとを閉じるように、すなわち閉鎖可能なように、素管を配置することが可能になる。従って、前方マンドレル支承部と、送りチャックとの距離は、ほぼ素管の長さであり、これは本発明による冷間ピルガー圧延機に置かれ、この装置によって圧延可能な長さである。
【００２１】
素管を冷間ピルガー圧延機に導入する際には、マンドレル支承部のチャックを半径方向に開くことによって、前方マンドレル支承部を開放し、これにより素管を、前方マンドレル支承部とマンドレルバーとの間で、マンドレルバーの方向に通すことができる。素管が前方マンドレル支承部を出た後、マンドレルバーを保持するために、前方マンドレル支承部のチャックを閉じる。
【００２２】
本出願の意味合いにおいて、前方及び後方の位置について述べる場合、これらの位置は、素管の送り方向で素管に沿って見た観察者の視点から述べる。
【００２３】
本発明の１つの実施形態において、前方マンドレル支承部と、送りチャックとの距離は、送り締付スレッジがその後方戻り点にある状態で測定して少なくとも４０ｍであり、別の実施形態では、少なくとも５０ｍである。
【００２４】
本発明の１つの実施形態において、冷間ピルガー圧延機のマンドレルバーの材料は、１０００Ｎ／ｍｍ2以上、又は１５００Ｎ／ｍｍ2以上の引張強度を有する。
【００２５】
本発明の別の実施形態においてマンドレルバーは、外径、内径、及び肉厚を有する管である。
【００２６】
引張強度とは、材質の特性であり、破壊される前にその材質が耐えた機械的な最大引張応力を表すものである。この引張強度は、測定すべき試料の当初断面を基準として、到達可能な最大の引張強度をもとに測定する。マンドレルを担持するマンドレルバーは、素管を圧延する間に、大きな力を受けなければならず、このためマンドレルバーを作製する材質は、引張強度の点で高い耐性を有していなければならない。
【００２７】
そのための適切な材質は例えば、ＤＩＮ  ＥＮ１００８３に相当する焼き入れ鋼であり、これは焼き入れ、すなわち硬化及び焼き戻しによって、引張強度と耐久性を獲得したものである。焼き入れ鋼の炭素含分は通常、０．２〜０．６５％であり、ここでクロム、マンガン、モリブデン及びニッケルという様々な合金含分が、使用目的に応じて様々な割合で添加混合される。１０００Ｎ／ｍｍ2超の引張強度を有する合金化された焼き入れ鋼の例は、鋼種４２  ＣｒＭｏ  ４、３４  ＣｒＮｉＭｏ  ６、及び３０  ＣｒＮｉＭｏ  ８である。
【００２８】
本発明の１つの実施形態において、マンドレルバーはさらに、１０％以下の伸びを有し、１つの実施形態では、５％以下の伸びを有する。
【００２９】
この伸びは、負荷、例えば力による負荷、又は温度変化による負荷のもとでの試料の相対的な長さ変化に対する指標である。マンドレルバーの伸びが大きい場合には、圧延に際して、著しい伸びによりマンドレルバーが壊れるのを防止する必要がある。高い引張強度と同様、延性についても焼き入れ鋼は適している。例えば、焼き入れ鋼３０  ＣｒＮｉＭｏ  ８は、１ｍｍ2あたり１０００Ｎの引張強度に加えて１０％以下の伸びを示し、このため本発明によるマンドレルバーのための材質として適している。
【００３０】
本発明のさらなる実施形態において、冷間ピルガー圧延機は、それぞれに設置された送りチャックを有する２つの送り締付スレッジと制御部とを備え、制御部は、冷間ピルガー圧延機の連続的な稼働において、素管を送りチャックのうちの１つによって交互にクランプ可能で、素管をマンドレルの方向に段階的に送れるように、２つの送り締付スレッジの移動を制御するように構成されており、前方マンドレル支承部は、送り締付スレッジがその後方戻り点にある状態で測定して、素管の送り方向における後方送り締付スレッジの送りチャックから少なくとも３０ｍの距離を有する。
【００３１】
このようにして、素管についてより高い処理量、すなわち連続的な処理量が、冷間ピルガー圧延機によって可能になる。これは、ローラプロセスをより効率的にし、また稼働コストの節約によってコスト的により有利になる。さらに、長い行程を有する送り締付スレッジは必要とならず、全体で必要となる行程は、２つの部分区間に分割され、これによって２つの前方送り締付スレッジのいずれも、部分区間の一方のみをそれぞれカバーすればよいことになる。
【００３２】
本発明のさらなる実施形態において、冷間ピルガー圧延機は、素管の送り方向に見たときにマンドレルバーを送り締付スレッジの前方戻り点と、前方マンドレル支承部との間で保持するための、送りチャックを有する後方マンドレル支承部を備え、後方マンドレル支承部は、マンドレルバーが冷間ピルガー圧延機の稼働の間、マンドレルバーを前方マンドレル支承部又は後方マンドレル支承部の少なくとも１つのチャックによって保持可能なように、前方マンドレル支承部から少なくとも３０ｍの距離を有する。
【００３３】
ここで前方マンドレル支承部と、後方マンドレル支承部との距離は、１つの実施形態において、素管の送り方向における前方マンドレル支承部の後方端部と、素管の送り方向における後方マンドレル支承部の前方端部との距離として規定される。よって、最大でこの距離の長さを有する素管は、前方マンドレル支承部と、後方マンドレル支承部との間に置くことができる、すなわち配置することができ、一方で前方マンドレル支承部及び後方マンドレル支承部のチャックは、閉じられており、マンドレルバーは保持される、すなわち、この際に素管を挟み込むことはない。
【００３４】
送り締付スレッジの前方戻り点と、前方マンドレル支承部との間で、前方マンドレル支承部に加えて、後方マンドレル支承部を配置することによって、長い素管、すなわち３０ｍ以上の長さを有するものを数多く、連続的な稼働で加工することができる。素管が既に後方マンドレル支承部を完全に通過してしまっており、マンドレルの上方で圧延する場合、マンドレルバーを保持するために、後方マンドレル支承部を閉じる。前方マンドレル支承部は、マンドレルバーをもはや強固に固定する必要はなく、後方マンドレル支承部の場合とは逆にこれを開いて、これにより冷間ピルガー圧延機のさらなる素管を供給することができる。
【００３５】
１つの実施形態において、冷間ピルガー圧延機は、前方及び後方のマンドレル支承部に加えて、それぞれに送りチャックが備えられた２つの送り締付スレッジを有する。
【００３６】
よって本発明による冷間ピルガー圧延機は、３０ｍ以上の長さを有する長い素管を、効率的かつコスト的に有利に冷間ピルガー圧延するために適している。
【００３７】
本発明によるさらなる実施形態において、冷間ピルガー圧延機の送り締付スレッジはそれぞれ、１００ｋｇ／ｍ以上の重量を有する素管を送ることができるように構成されている。本発明の１つの実施形態において、送り締付スレッジはそれぞれ、１００ｋｇ／ｍ〜１５０ｋｇ／ｍの範囲の質量を有する素管を送ることができるように構成されている。特に、少なくとも３０ｍの長さ及び長さあたり１００ｋｇ／ｍ〜１５０ｋｇ／ｍの範囲の質量を有する素管を、送り締付スレッジにより送ることができるようにするため、１つの実施形態では送り締付スレッジが、素管をマンドレルへと送るための、相応した強度のあるリニア駆動部を備える。加えて、チャックはまた、素管の長手軸を中心に素管を回転させるための、相応して強度のある回転駆動部を備える。
【００３８】
本発明の別の実施形態において、冷間ピルガー圧延機の送り締付スレッジはそれぞれ、１２５ｋｇ／ｍ以上の重量を有する素管を送ることができるように構成されている。
【００３９】
本発明の１つの実施形態において、巻取装置は、素管の送り方向において圧延機のローラの後方に配置されており、この巻取装置は、圧延機で完成した管のために、第一の軸を中心として管を巻き取り可能なように、管を曲げるための曲げ装置と、保持フレームとを備え、曲げ装置及び第一の軸は、第一の軸に実質的に垂直であって、ローラ間に収容される素管の長手軸に平行な第二の軸を中心として旋回可能に、保持フレームに収容されている。
【００４０】
このようにスペースを節約して実施することによってさらに、長い管の製造コストが著しく減少する。それと言うのも、巻取装置によって長い管を巻き取ることにより、非常に大きな、特に非常に長い作業場が不要になるからである。
【００４１】
このような巻き取り装置によってさらに、冷間ピルガー圧延機から出てくる変形された完成管を収容することが可能になり、またこのような完成管をらせん状の軌道で巻取り可能なように曲げることができる。この配置は、鋼管を巻取可能なように寸法を有する鋼管を製造する際に、著しい時間の節約に役立つ。ローラスタンドから出てくる管は、既に巻き取ることができ、一方で同じストランドにおいてさらに１つの素管がピルガーマウスに導入され、ローラの間で変形される。さらに巻取装置はそれ自体で、冷間ピルガー圧延機のために著しいスペースの省略を可能にする。それと言うのも管の製造に際して、ストランドを出せる又はほどけるようにする前に、まずストランド全体をその完全な長さについてローラスタンドから引き出す必要がないからである。
【００４２】
巻取装置の重要な態様は、曲げ装置及び第一の軸が、第二の軸を中心として旋回可能に設けられていることである。このようにして巻取装置は、管又は素管を圧延に際して送り締付スレッジにより駆動されるように実施される旋回運動を後追いすることができ、管をねじることなく、管を巻き取ることができる。曲げ装置及び第一の軸について相応して旋回可能な軸受けがなければ、巻取に際して管のねじれにつながってしまうことだろうし、ひいては完成した管において著しく品質が損われてしまうことだろう。
【００４３】
ここで、第二の軸（この第二の軸を中心に、曲げ装置及び第一の軸が旋回可能に保持フレームに収容されている）は、ローラスタンドから出てくる完成管の左右対称軸に平行である。１つの実施形態において第二の軸は、ローラスタンドから出てくる完成管の左右対称軸と一致する。
【００４４】
本発明のさらなる実施形態において、曲げ装置及び第一の軸は、第二の軸を中心として旋回可能にモータにより駆動される。曲げ装置の旋回運動は確かに原理的には、ローラスタンドから出てきた完成管の旋回運動によっても影響を受けることがあるものの、モータによる駆動は、管が巻取の際に歪み応力を受けることを充分に防止する。このような巻取装置の実施形態についての詳細な説明は、ドイツ特許出願第１０２００９０４５６４０号（Ａ１）に見られる。
【００４５】
本発明のさらなる実施形態では、送り締付スレッジの送りチャックが、モータにより駆動されて旋回可能に構成されており、素管の長手軸を中心として回転可能に素管を収容し、冷間ピルガー圧延機はさらに制御部を有し、この制御部は、冷間ピルガー圧延機が巻取装置の稼働の間、送りチャック及び曲げ装置、並びに巻取装置の第一の軸を、同一の角速度で同時に回転させるように調整されているものである。このような実施形態において、曲げ装置は、第二の軸を中心に、モータにより旋回可能に保持フレームに収容されている。送り締付スレッジと巻取装置との間にある「電気式シャフト」により、完成管についてほぼゆがみの無い巻取が可能になる。
【００４６】
このようにスペースを節約しながら実施することによってさらに、長い管の製造コストが著しく低下する。それと言うのも、巻取装置によって長い管を巻き取ることにより、非常に大きな、特に非常に長い作業場が不要になるからである。
【００４７】
本発明のさらなる実施形態において、冷間ピルガー圧延機はアニール炉を備え、このアニール炉は、冷間ピルガー圧延機の稼働の間、素管を１０００℃〜１２００℃の範囲にある温度に、又は１０５０℃〜１１５０℃の範囲の温度に加熱するように構成されているものである。
【００４８】
ここで１つの実施形態においてアニール炉は、スピンドル上に巻き取られた素管をアニール炉内でアニール可能なように、構成されている。よって１つの実施形態においてアニール炉は、シャフト型の炉である。別の実施形態において、素管はその長さごとに、連続式の炉で前述の温度に加熱される。
【００４９】
本発明のさらなる実施形態において、冷間ピルガー圧延機は、素管を冷間成形するための第二の冷間ピルガー圧延機を備え、これにより素管は第二の冷間ピルガー圧延機において、先に論じた冷間ピルガー圧延機へと入る素管へと変形可能であり、これによって先に論じた冷間圧延機から出てくる管は、二回以上圧延された管となる。
【００５０】
さらなる実施形態において、各マンドレル支承部のチャックはそれぞれ、締付把持部を敷設するために、マンドレル支承部の少なくとも３つの締付把持部がマンドレルバーを把持するように、貫通孔を有する。これによって、締付把持部でつかむことによりマンドレルバーを単純に、複雑ではなく固定することが可能になり、これによって冷間ピルガー圧延機の稼働の間、少なくとも１つのマンドレル支承部が、マンドレルバーを保持し、一方で他のマンドレル支承部の締付把持部は、素管を通すために開放されていてよい。
【００５１】
１つの実施形態において、各マンドレル支承部のチャックは、マンドレルバーを間欠的に保持する。このように間欠的に保持することによって、冷間ピルガー圧延機を連続的に稼働させることが可能になり、これにより、マンドレル支承部がマンドレルバーを保持し、一方でその他のマンドレル支承部は、素管を通すことができる。
【００５２】
前述の課題のうち少なくとも１つはさらに、本発明による以下の方法によって解決される：
冷間ピルガー圧延機において素管を冷間成形することによって管を製造する方法であって、この圧延機は、ローラスタンドに回転可能に設置されたローラを有するローラスタンド、マンドレルバーによって保持されるマンドレル、マンドレルバーを保持する少なくとも１つのマンドレル支承部、並びに素管を収容するための送りチャックを有する少なくとも１つの送り締付スレッジを有するものであり、この製造方法は、以下の工程：
ａ）素管の送り方向における前方マンドレル支承部のチャックを半径方向に開き、前方マンドレル支承部とマンドレルバーとの間を、第一の素管を前方マンドレル支承部へ送る工程、
ｂ）第一の素管を前方マンドレル支承部に完全に通した後、前方マンドレル支承部が、マンドレルを担持するマンドレルバーを保持するように、前方マンドレル支承部のチャックを半径方向に閉じる工程、
ｃ）第一の素管を送り締付スレッジに送り、送りチャックを半径方向に開くことにより第一の素管を収容し、送りチャックを半径方向に閉じることにより第一の素管を、素管の送り方向における送り締付スレッジの前方戻り点でクランプする工程、
ｄ）送り締付スレッジを用いた第一の素管の段階的な送りと、ローラによるローラスタンドの前方戻り点と後方戻り点との間における振動性前後運動と、によって、マンドレルの上方でローラにより第一の素管を圧延し、歪み硬化管にする工程
を含み、工程ａ）の前に工程ａ’）で、スピンドル上に巻き取られた第一の素管を提供し、巻出装置によってスピンドルからの第一の素管の巻き出しが行われる。
【００５３】
素管がチャックを完全に通過した時に、マンドレル支承部のチャックを初めて閉じる、すなわち閉鎖可能なこと以外、前述のナンバリングは、必ずしも実行すべき工程の順序を規定するものではない。特に、前方マンドレル支承部のチャックが開放されている場合に、素管が送り締付スレッジへと供給される。
【００５４】
１つの実施形態では、スピンドル上に巻き取られた素管は巻出の際、素管を再度長手方向にまっすぐにする曲げ伸ばし圧延を経て、それから素管は、前方マンドレル支承部を通る。その際、曲げられた出発形態から曲げローラにより素管をまっすぐにすることは、素管を冷間ピルガー圧延機へと置く間、すなわち、素管を前方マンドレル支承部に通す間に、行われる。
【００５５】
このような方法により、巻取装置と同様に、冷間ピルガー圧延機を置く作業場におけるスペースが著しく節約され、これにより、冷間ピルガー圧延機で完成される長い管についての製造コストが下がる。
【００５６】
本発明による方法によって、長い素管、特に３０ｍ以上の長さを有する素管を、冷間ピルガー圧延機で加工することが可能になり、これによって、少なくとも３００ｍの長さを有する歪み硬化されたワンピースの素管を変形することができる。その際、完成された管は、冷間ピルガー圧延機における製造プロセスによって条件付けられる非常に高い品質を有する。このことは、従来技術に比して重要な進歩である。それと言うのも、従来技術による冷間ピルガー圧延機は、最大約１５ｍの長さを有する素管を加工可能であるに過ぎず、このため管を特定の長さまでしか、ワンピースで製造することができないからである。
【００５７】
従って本発明の１つの実施形態において、第一の素管は、３０ｍ以上の長さを有する。
【００５８】
本発明による方法の実施形態は、工程ａ）の後であって工程ｂ）の前に、さらに以下の工程を含むものに関する：
ｅ）送り締付スレッジの素管の送り方向における前方戻り点と、前方マンドレル支承部との間に配置された、素管の送り方向における後方マンドレル支承部のチャックを、半径方向に開く工程であって、後方マンドレル支承部は、前方マンドレル支承部から少なくとも３０ｍの距離を有する、工程、及び第一の素管を後方マンドレル支承部に通す工程であって、工程ｄ）におけるマンドレルの上方でローラにより第一の素管を圧延して歪み硬化管にすることは、前方送り締付スレッジの前方戻り点から後方戻り点までの前方送り締付スレッジ、及び後方送り締付スレッジの前方戻り点から後方戻り点までの素管の送り方向における後方送り締付スレッジを間欠的に用いて、第一の素管を段階的に送ることと、ローラの前方戻り点と後方戻り点との間で前後にローラスタンドを振動的に動かすことと、によって行われ、
を含む、管の製造方法に関し、この製造方法はさらに、以下の工程：
ｆ）第一の素管を後方マンドレル支承部に完全に通した後、後方マンドレル支承部が、マンドレルを担持するマンドレルバーを保持するように、後方マンドレル支承部のチャックを半径方向に閉じる工程、
ｇ）第一の素管を圧延する間、素管の送り方向に垂直な軸を中心に回転可能なスピンドル上に巻き取られて配置された第二の素管を巻き出す工程、
ｈ）前方マンドレル支承部のチャックを開き、第二の素管を、前方マンドレル支承部を通して、前方マンドレル支承部と後方マンドレル支承部との間にある領域に送る工程、
ｉ）第二の素管を前方マンドレル支承部に完全に通した後、前方マンドレル支承部が、マンドレルを担持するマンドレルバーを保持するように、前方マンドレル支承部のチャックを閉じる工程、
ｊ）後方マンドレルバー支承部のチャックを開く工程、
ｋ）第二の素管を後方マンドレル支承部へ送る工程、
ｌ）第二の素管を前方送り締付スレッジへ送り、第二の素管を前方送り締付スレッジの送りチャックに収容し、前方送り締付スレッジの送りチャックを半径方向に閉じることにより、第二の素管をクランプする工程、
ｍ）後方送り締付スレッジの送りチャックを半径方向で開く工程、
ｎ）第二の素管をクランプしたまま、前方送り締付スレッジ及び後方送り締付スレッジを間欠的に用いて、第二の素管を段階的に送る工程、
ｏ）第一の素管から圧延された完成された管が、ローラスタンドから完全に出た後、第二の素管をローラスタンドに挿入する工程、及び
ｐ）後方送り締付スレッジ、及び前方送り締付スレッジを間欠的に用いて第二の素管を段階的に送ることと、ローラによって前方戻り点と後方戻り点との間でローラスタンドを振動的に前後に動かすことと、により、第二の素管を、マンドレルの上方でローラにより圧延して、歪み硬化管にする工程
を含むものである。
【００５９】
このような方法により、長い素管、すなわち３０ｍ以上の長さを有する素管の冷間ピルガーが連続的な稼働で可能になり、こうして第一の素管が圧延され、一方で第二の素管は既に、冷間ピルガー圧延機に導入される。これは特に、マンドレル支承部が２つ存在することによって可能になる。１つのマンドレル支承部が常に、マンドレル支承部が圧延の間、マンドレルバーを保持するように進めなければならない。２つの（前方及び後方の）マンドレル支承部がある場合、マンドレル支承部は、マンドレルバーをマンドレルバーの位置に保持し、一方でもう１つのマンドレル支承部は、第二の素管を通すために開放されている。こうして冷間ピルガー圧延機での稼働の流れは、少なくとも２つのマンドレル支承部が存在することによって、加速される。
【００６０】
前方及び後方の送り締付スレッジが、第二の素管をマンドレルバーの方向へと間欠的に送る一方、第一の素管もまた、マンドレルバーの方向へとさらに送られる。第一の素管の送りは、この方法工程で間接的に、第一の素管が、前方及び後方の送り締付スレッジによって送られる第二の素管によって移動することにより、前方及び後方の送り締付スレッジが間欠的にリニア稼働することによって行われる。
【００６１】
本発明のさらなる実施形態は、素管の歪み硬化管に圧延すべき部分を圧延するのと同時に、素管の既に圧延された完成部分を巻き取る、管の製造方法に関し、この製造方法は、以下の工程：
素管の既に圧延された部分を、曲げ装置で曲げ、素管の既に圧延された部分を、第一の軸を中心としてらせん状に巻き取る工程、並びに保持フレームに収容された曲げ装置及び第一の軸を、第一の軸に対して実質的に垂直で、ローラ間に収容された素管の長手軸に平行な第二の軸を中心として旋回させる工程であって、この旋回は、素管を圧延する間にその長手軸を中心とした素管の旋回と同一の角速度で行われる、工程
を含むものである。
【００６２】
このような方法では、既に圧延された素管の一部、すなわち既に製造され完成した管の一部が、第一の軸を中心として巻取装置によって巻き取られ、一方で同時に、素管の別の一部は、なおもローラスタンドに回転可能に設置されたローラによって、マンドレルの上方で圧延され、場合によっては、素管のさらなる一部が、なおもピルガーマウスの方向に導入される。ここで巻取装置での巻き取りは、既に完成した管を、曲げ装置でまず曲げるように行われる。曲げの結果、管はこの後、第一の軸を中心としてらせん状に巻き取られ、ここで巻き取りに加えて、巻取装置の旋回、並びに第二の軸を中心とした第一の軸の旋回が行われる。ここで第二の軸は、第一の軸に垂直に、かつローラ間に収容される素管の長手軸に平行に伸びる。ここで１つの実施形態において第二の軸は、収容される素管の長手軸と一致する。さらに、曲げ装置の旋回、並びに素管の長手軸を中心とした素管の旋回と同じ角速度での、第二の軸を中心とした第一の軸の旋回が行われ、これによって、巻取の際の管のねじれ、及びこれと結びついた、完成管における著しい品質低下が、回避される。
【００６３】
管を製造するための本発明による方法のさらなる実施形態は、素管を前方マンドレル支承部に通す前に、スプールに巻き取られて配置された素管を、１０００℃〜１２００℃の範囲の温度に加熱することによって、特徴付けられる。本発明による方法の１つの実施形態では特に、素管を１０５０℃〜１１５０℃の範囲の温度に加熱する。
【００６４】
本発明による方法のさらなる実施形態では、素管のアニール前に、第二の冷間ピルガー圧延機で素管をさらに冷間成形し、素管を複数回冷間成形することによって、完成した管を製造するようにする。素管を複数回冷間成形することによって、完成管の引張強度がさらに向上し、これによって完成管は、素管を複数回冷間成形した後、耐久性が高まる。
【００６５】
本発明のさらなる利点、特徴及び用途は、実施形態についての以下の説明により、また添付の図面から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明による実施形態に従った巻出装置を備える冷間ピルガー圧延機の構造について、概略的な側面図を示す。
【図２】本発明によるさらなる実施形態に従った、巻出装置、前方及び後方のマンドレル支承部、並びに２つの送り締付スレッジを備える冷間ピルガー圧延機の構造について、概略的な側面図を示す。
【図３】本発明によるさらなる実施形態に従った、巻出装置、前方及び後方のマンドレル支承部、２つの送り締付スレッジ、並びに巻取装置を備える冷間ピルガー圧延機の構造について、概略的な側面図を示す。
【００６７】
これらの図面において、同一の要素には、同一の符号が付されている。
【００６８】
図１には、本発明による冷間ピルガー圧延機の構造が、側面から概略的に示されている。冷間ピルガー圧延機７は、上部ローラ２及び下部ローラ３を備えるローラスタンド１、較正されたマンドレル４（この図では、マンドレルの位置に符号４を付す）、マンドレルを担持するマンドレルバー８、素管１１を収容するための送りチャック１２を備える送り締付スレッジ５、チャック１９を有する前方マンドレル支承部１５、並びにチャック２２を備える送り出し締付スレッジ１８から成る。ここに記載した実施形態において、冷間ピルガー圧延機は、送り締付スレッジ５のための直接駆動部として、リニアモータ６を備える。
【００６９】
図１〜３の全ての実施形態のように、冷間ピルガー圧延機７は、素管１１を提供するための巻出装置２６を備える。巻出装置２６は、素管１１の送り方向に垂直な軸２８を中心にしてスピンドル２７上に巻き取られて配置された管を巻き出すのに用いられる。ここで、第一の軸２８を中心にした、モータにより駆動されるスピンドル２７の回転は、矢印の方向で行われ、これによってスピンドル２７上に巻き取られて配置された素管は、５つの曲げローラ３２ａの間に導かれる。ここで３つの曲げローラ３２ａは、上部の列に配置されており、２つの曲げローラ３２ａは、下部の列に配置されている。曲げローラ３２ａは、通された素管を均一に、かつそれぞれ別々の方向に曲げ、それによって曲げローラ３２ａの間の素管は、まっすぐに曲げられて矯正され、それから素管は、前方マンドレル支承部１５のチャック１９に通される。ここで素管１１を、曲げられた出発長さからまっすぐに矯正することは、前方マンドレル支承部１５によって素管１１を冷間ピルガー圧延機７に置く間に行われる。
【００７０】
図に示したように、巻出装置２６を冷間ピルガー圧延機に統合すること、これによって圧延プロセスに巻き出しを統合することには特に、３０ｍ以上の長さを有する素管において利点を有する。巻き取られて配置された素管１１をスピンドル２７から巻き出すこと、及び素管１１を前方マンドレル支承部１５に、また前方マンドレル支承部１５を通して同時に供給することにより、冷間ピルガー圧延機が存在する作業場におけるスペースが著しく節約される。
【００７１】
図１に示された冷間ピルガー圧延機における冷間ピルガーの間、素管１１は、マンドレル４の方向で又はマンドレルの上方で段階的な送りを経るか、一方でローラ２、３は回転しながらマンドレル４によって、ひいては素管１１によって水平に前後移動される。ここでローラ２、３の水平移動は、ローラ２、３が回転可能に設置されているローラスタンド１によって規定されている。ローラスタンド１は、クランク駆動部２３によって、プッシュロッド２４を介して、素管の長手軸に平行な方向で、素管１１の送り方向における前方戻り点９（これは、送り込み死点（ＥＴ）と呼ぶこともある）と、素管１１の送り方向における後方戻り点１０（これは、送り出し死点（ＡＴ）と呼ぶこともある）との間で前後運動する。ローラ２、３自体は自身の回転運動を、ローラスタンド１に対して強固に据え付けられたラック（図示せず）によって得、このラックは、ローラ軸と強固に連結された歯車（図示せず）と係合するものである。マンドレル４を介した素管１１の送りは、素管１１の軸に平行な方向で並進運動を可能にする送り締付スレッジ５によって行われる。ここで送り締付スレッジ５は、素管１１の送り方向における前方戻り点１３と、素管１１の送り方向における後方戻り点１４との間で、前後運動を実施する。両方の戻り点１３、１４の間での送り締付スレッジ５の経路は、図１の実施形態では、２４ｍである。
【００７２】
素管１１が前方マンドレル支承部１５を出たらすぐに、前方マンドレル支承部１５のチャック１９を半径方向に閉じ、すなわち閉鎖し、これによってチャック１９が、マンドレルバー８を強固にクランプする。ここで前方マンドレル支承部１５は、送り締付スレッジ５が自身の後方戻り点１４に存在する場合、図１において送り締付スレッジ５の送りチャック１２から、３６ｍの距離を有する。この距離は、送り締付スレッジが、自身の後方戻り点１４に存在する場合、素管の送り方向における前方マンドレル支承部１５のチャック１９の後方端部と、素管の送り方向における送り締付スレッジの送りチャック１２の前方端部との間で測定する。最大３６ｍの長さを有する素管を、素管を前方マンドレル支承部１５のチャック１９によって、又は送り締付スレッジ５の送りチャック１２によってクランプ又は挟み込むことなく、前方マンドレル支承部１５と、その後方の戻り点１４に存在する送り締付スレッジ５の送りチャック１２との間に、うまく配置することができるだろう。
【００７３】
図１のマンドレルバー８は、３０ＣｒＮｉＭｏ８の材料から成り、１０００Ｎ／ｍｍ2の引張強度、及び８％の伸びを示す。
【００７４】
ローラスタンド１の素管１１の送り方向における前方戻り点９において、素管１１がローラ２、３の間に入り、ローラ２、３の送り込みポケット（図示せず）により収容される。ローラスタンド１内で重なり合って配置された円錐状の較正ローラ２、３は、これらのローラが素管１１上を、送り締付スレッジ５の送り装置で行きつ戻りつローラ加工することによって、素管１１を何回も圧延する。ローラのペアは、ローラが区間Ｌにわたって往復する間、ローラスタンド１の送り方向における前方戻り点９（送り込み死点（ＥＴ））から、素管の送り方向におけるローラスタンド１の後方戻り点１０（送り出し死点（ＡＴ））まで、稼働する。
【００７５】
これは図１において、２８０°の角度でのローラ回転に相当する。ここでローラのペア２、３は、素管１１の内部に保持されたマンドレル４によって素管１１を伸ばす。ローラ２、３及びマンドレル４は、ローラ２、３とマンドレル４との間のギャップが、ローラ２、３の作業較正ゾーンにおいて、素管１１の肉厚から圧延された完成管２５の肉厚へと、常に減少するように較正されている。さらに、ローラによって規定された外径は、素管の外径から、完成管の外径へと減少し、マンドレルによって規定された内径は、素管の内径から、管の内径へと減少する。ローラ２、３の作業較正ゾーンの後には、ローラ２、３の平滑較正ゾーンが続き、このゾーンでは、製造すべき管２５の表面平滑化が行われる。ローラスタンド１の後方戻り点に到達すると、ローラ２、３の送り出しポケット（図示せず）は、圧延された完成管を解放する。
【００７６】
完成管２５の均一な形状を得るために、素管１１は送り部に加えて、素管の長手軸を中心に間欠的な回転を経る。ここで素管１１の回転は、ローラスタンド１の戻り点９、１０の双方で行われる。各管の区画を複数回、何度も圧延することによって、管について均一な肉厚及び丸み、並びに均一な内径及び外径が得られる。
【００７７】
完成管２５は、送り出し締付スレッジ１８のチャック２２によって収容され、冷間ピルガー圧延機７から引き出される。
【００７８】
図２は、本発明によるさらなる冷間ピルガー圧延機７’の構造を、側面から概略的に示している。しかしながら図１とは異なり、図２に記載した冷間ピルガー圧延機７’は、素管１１を収容するために、それぞれ送りチャック１２、１２’を備える２つの送り締付スレッジ５、５’を有する。これら２つの送り締付スレッジ５、５’は、前方戻り点１３、１３’と後方戻り点１４、１４’との間で、それぞれ１２ｍを動くことができ、従って図１に示した送り締付スレッジ５に比較して、より小さい移動距離を特徴とする。素管１１の送り方向における前方送り締付スレッジ５’は素管を、既に後方戻り点１４’の直前で、マンドレル４の方向に送る。素管１１の送り方向における後方送り締付スレッジ５は、素管の送り方向とは反対側にある前方送り締付スレッジ５’のところに来て、こうして前方送り締付スレッジ５’は、自身の後方戻り点１４’に到達すると、後方送り締付スレッジ５に、後方送り締付スレッジの前方戻り点１３のところで、素管１１を受け渡すことができる。後方送り締付スレッジ５による素管１１の収容を行った後、この後方送り締付スレッジは次の工程で、素管１１を段階的にマンドレル４の方向に送ることができ、一方で前方送り締付スレッジ５’は再度、さらなる素管１１’を収容するために、自身の前方戻り点１３’で反転する。このようにして、圧延機の連続的な稼働が可能になり、これによって、前記図１及び２に示されるように、唯一の送り締付スレッジ５を、送り締付スレッジの後方戻り点から、送り締付スレッジの前方戻り点へと反転させる際の無駄な時間が回避される。
【００７９】
図１に記載された冷間ピルガー圧延機７とは異なり、図２の冷間ピルガー圧延機７’はさらに、前方マンドレル支承部１５に加えて、素管１１の送り方向における後方マンドレル支承部１６を有する。後方マンドレル支承部１６は、前方送り締付スレッジ５’の前方戻り点１３’と前方マンドレル支承部１５との間に配置されており、前方マンドレル支承部１５と同様、マンドレルバー８を保持するためのチャック２０を有する。図２における素管１１は、前方マンドレル支承部１５を既に出ており、このため前方マンドレル支承部１５のチャック１９は閉じており、マンドレルバー８を強固にクランプしている。これに対して、後方マンドレル支承部１６のチャック２０は開いており、素管１１をチャック２０とマンドレルバー８との間で通過させる。
【００８０】
図２において、素管の送り方向における後方チャック１９の端部で測定して、前方マンドレル支承部１５と、後方マンドレル支承部１６との距離は３８ｍであり、一方で図２に記載された素管１１は、３７ｍの長さを有する。よって素管１１を、前方マンドレル支承部１５と後方マンドレル支承部１６との間に配置することができ、チャック１９、２０が素管１１を挟み込むことなく、双方のマンドレル支承部１５、１６のチャック１９、２０を閉じることができる。
【００８１】
図３には本発明による冷間ピルガー圧延機７’’が、概略的な側面図で示されており、これは図２に示した冷間ピルガー圧延機７’と比べて、２つの送り締付スレッジ５、５’、前方マンドレル支承部１５及び後方マンドレル支承部１６に加えて、さらに巻取装置３０を備えるものである。
【００８２】
完成管２５をローラスタンド１の後方で輸送可能な形で巻き取り可能にするために、図３に記載された冷間ピルガー圧延機７’’では、さらに巻取装置３０が備えられている。図３では概略的に示されている巻取装置３０は、保持フレーム３３及び曲げ装置３１から成る。曲げ装置３１は、３つの曲げローラ３２ｂを備え、これらの曲げローラは、記載された実施形態では３つともすべてモータにより稼働されており、完成管２５と摩擦接続式で係合する。
【００８３】
既に圧延され完成した素管の一部、すなわち既に完成した管２５の一部は、まず送り出し締付スレッジ１８のチャック２２に収容され、巻取装置３０の方向に引っ張られる。既に完成した管２５の一部が、巻取装置３０の曲げ装置３１の曲げローラ３２ｂの間に入るとすぐに、完成管２５の一部は、完成管２５の上方に配置された２つの曲げローラ３２ｂと、完成管２５の下方に配置された１つの曲げローラ３２ｂによって、まず曲げられる。巻取装置３０がモータにより稼働されて図３の矢印の方向に回転することにより、完成管３５の曲げ部分が、第一の軸３４を中心としてらせん状に巻き取られる。
【００８４】
曲げ装置３１又は３つの曲げローラ３２ｂはさらに、排出締付スレッジ１８から出てくる完成管２５の長手軸と一致する第二の軸３５を中心として旋回可能に、保持フレーム３３に固定されている。ここで、曲げローラ３２ｂの旋回運動は、モータ駆動部を用いて第二の軸３５を中心に行われる。巻取と同時に行われる旋回は、素管の長手軸を中心とした素管１１の旋回運動と同じ角速度で、素管１１を圧延する間に排出される。よってこれら２つの旋回運動は、互いに同期的に起こる。これには、巻き取りの際の完成管３５のねじれが完全に、また少なくとも実質的に回避されるとともに、完成管２５が圧延の間、歪み応力を受けずに巻き取られるという利点がある。
【００８５】
さらに、同じ作業場には、ピルガー圧延機７’’’へ送り込む前であって、第二の冷間ピルガー圧延機での最初の圧延後に、素管１１をアニールするアニール炉が備えられている。
【００８６】
当初開示した目的のために指摘しておくが、本願明細書、図面、及び請求項から当業者が把握可能な全ての特徴は、特定の別の特徴との関連で具体的に記載されていなかったとしても、明示的に排除されていない限り、又はこのような組み合わせが技術的に不可能若しくは意味のないものにならない限り、単独で、又はここに開示された別の特徴若しくは特徴群との任意の並列で組み合わせ可能である。考えられる特徴の組み合わせ全てについて包括的かつ詳細に説明することは、ここでは明細書の簡潔性と読み易さの観点から省略する。本発明は、図面及び明細書において詳しく記載されている一方、これらの説明及び記載は単に例示に過ぎず、権利範囲の制限とみなされるべきではなく、権利範囲は特許請求の範囲によって規定される。本発明は、開示された実施形態に限られない。
【００８７】
開示された実施形態の変形例は、図面、明細書、及び添付した特許請求の範囲から、当業者には明らかである。特許請求の範囲において、「含む」という用語は、他の要素又は工程を排除するものではなく、不定冠詞の「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」は、複数であることを排除するものではない。特定の特徴が様々な請求項においてクレームされているという事実のみをもってしては、その組み合わせが排除されていることにはならない。請求項における符号は、権利範囲の制限とみなされるべきではない。
【符号の説明】
【００８８】
１  ローラスタンド、
２  上部ローラ、
３  下部ローラ、
４  マンドレル、
５  送り締付スレッジ、
６  リニアモータ、
７、７’、７’’  冷間ピルガー圧延機、
８  マンドレルバー、
９  ローラスタンドの前方戻り点、
１０  ローラスタンドの後方戻り点、
１１  素管、
１２  送りチャック、
１３  送り締付スレッジの前方戻り点、
１４  送り締付スレッジの後方戻り点、
１５  前方マンドレル支承部、
１６  後方マンドレル支承部、
１８  完成管のための送り出し締付スレッジ、
１９，２０，２２  チャック、
２３  クランク駆動部、
２４  プッシュロッド、
２５  完成管、
２６  巻出装置、
２７  スピンドル、
２８  第一の軸（巻出装置）、
２９  アニール炉、
３０  巻取装置、
３１  曲げ装置、
３２ａ，３２ｂ  曲げローラ、
３３  保持フレーム、
３４  第一の軸（巻取装置）、
３５  第二の軸（巻取装置）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2019510639.tif 000007
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